JP3566373B2 - 高分子電解質水処理剤の投与量の最適化方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液体／固体、液体／液体の分離プロセスに使用するカチオン帯電の高分子水処理剤の投与量を制御・監視する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
カンオンに帯電した水溶性又は水分散性ポリマーは、水から固体を分離、水中に分散又は懸濁した水不混和性の液体を水から分離、又は水を含む固体の脱水のような各種のプロセスに使用されている。これらのタイプのポリマーは、天然物又は合成物であることができ、凝固剤や凝集剤と総称される。これらのポリマーは、エマルジョンの破壊、スラッジの脱水、原水の浄化、パルプ製紙工業の排水や残留酸分の処理、採鉱における浮遊剤の処理、脱色といった種々のプロセスに利用することができる。
【０００３】
これらのタイプのポリマーは、一般に、懸濁した固体又は除去すべき液体のアニオン電荷を中和する作用をする。これらの固体又は液体は、水から除去する必要がある廃棄物である場合と、又は例えば凝集又は凝固して燃料として販売可能な微粉炭のような、水系から回収する所望とする生成物の場合がある。
固体／液体の分離の水処理分野において、懸濁した固体は、限定されるものではないが、沈降、ストレーナー処理、浮選、濾過、凝集、フロック形成、エマルジョン破壊等の種々のプロセスによって水から分離される。また、懸濁した固体を水から除去した後、次の処理又は適切に処分することができるように脱水しなければならないことが多い。固体の除去処理をした水は、数ｐｐｂ（１０９ 分の数部）のように少ない懸濁固体又は分散オイルを有することがあり、又は多量の懸濁固体又はオイルを含むことがある。脱水された固体は、０．２５重量％の固形分から、４０又は５０重量％の固形分をどの箇所でも含むことがある。いわゆる液体固体分離プロセスは、水から固体を分離するように、或いは所望とする成分に応じて、固体から液体を除去するように設計される。
【０００４】
固体／液体の分離を行うために、厳密な機械的方法が用いられてきたが、最近の方法は、水から固体を除去する速度を高めることができる合成や天然のカチオン系高分子物質によって範囲が拡大した機械的分離方法によることが多い。これらの方法は、まず、懸濁した無機質粒子を沈降させ、その水を工業水又は水道水に使用可能にする原水の水処理がある。これらの方法の他の例に、製紙工場の排水からの着色した可溶性種の除去、工業又は生活排水中の廃棄物質を凝集する有機系凝集剤ポリマーの使用、スラッジの回収、及びエマルジョン破壊がある。
【０００５】
分離プロセスのメカニズムに関して、粒子は本来カチオン又はアニオンのいずれかの電荷を有する。したがって、これらの粒子は、その粒子の電荷と反対の電荷を有する水溶性の凝集又はフロック形成ポリマーによって除去されることが多い。これは高分子電解質が助長する液体／固体分離プロセスと称され、水溶性又は水分散性のイオン化ポリマーを添加し、分離すべき帯電粒子又はエマルジョン液滴を中和する。これらのポリマーの投与量は、プロセスの性能にとって重要である。イオン電荷を有するポリマーが少な過ぎると懸濁した粒子は中性の電荷になることができず、依然としてお互いに反発するであろう。ポリマーが多過ぎるとポリマーが無駄であり、悪いことに、それ自身で問題になることがある。
【０００６】
添加する高分子電解質又はイオン電荷を有するポリマーが所与のプロセスに対して非常に有効であれば、水に残存する高分子電解質は一般に過剰投与となる。必要よりも高分子電解質が多い場合である。添加する高分子電解質が所与のプロセスについて非常に有効ではない場合、ポリマー性能が劣るといった指標として、水と一緒にかなりの量のポリマーがプロセスから出ていくことがある。いずれの場合でも、濾液又は水と共に分離プロセスを出る高分子電解質の量を測定することは非常に有益であろう。有効な高分子電解質は、丁度の量、又は固体やオイルの表面に結合して消費される分だけ多い量で分離プロセスに添加すべきである。濾液中の高分子電解質のレベルを直ちにモニターできるなら、選択の投与量がこの最適な投与量に近いかどうかを測定することができ、必要により投与量を調節することができる。濾液中の高分子電解質のレベルを直ちにモニターできるなら、有効性の少ない高分子電解質を容易に検出することができ、高分子電解質の選択を変えることができる。
【０００７】
濾液中の高分子電解質の濃度のモニターは、工業的な応用に充分に適さない手に負えそうにない仕事である。コロイド滴定のような分析法は複雑で時間がかかり、リアルタイムの結果を可能にしない。電荷を測定する電子機器は有用であるが、このような装置は高価であり、ポリマーに関する電荷であるのか、水、固体、又は流出液中の他の成分のような他の源からの電荷であるかを区別できない。流水又はエマルジョンの特性は時間と共に大きく変動することがあるため、時間のかかる測定は有益でない。
【０００８】
蛍光化学種の濃度を測定する蛍光発光分光分析の使用は特に迅速で感度が高いが、モニターする化学種が蛍光性である必要がある。一般的な高分子電解質は蛍光性でなく、又は発光分光分析によるモニターにおいて充分に蛍光性ではない。高分子電解質は、その性能上、固体及び／又はオイルに結合し、それらと共に水から分離されて消費されるため、水に同伴する蛍光標識化学物質又はトレーサーの添加は、トレーサーの濃度が高分子電解質投与量に関係することができたとしても、高分子電解質の消費された率を示すことにはならないであろう。
【０００９】
例えば、高分子電解質に対して既知の割合でトレーサーを添加し、目標の投与量又は供給速度に合致するかどうかを測定するためにトレーサー濃度をモニターするといったような高分子電解質の投与量の決定は、それ自身で大きな助けになることがあるが、水溶性で全体として不活性なトレーサーは、濾液中の高分子電解質のゼロ消費濃度の唯一の理論的な指示薬であり、濾液中の高分子電解質の実際の濃度ではない。それ自身が、固体及び／又はオイルを主に追従する標識化学種又はトレーサーは、高分子電解質の消費の指示薬ではなく、したがって高分子電解質の性能の指示薬ではない。
【００１０】
したがって、本発明の目的の１つは、多相系の１つの相に優先的に会合してその性能が消費される高分子電解質の水処理化学物質をモニターする方法を提供することである。
本発明の目的の１つは、そのような優先的な会合の程度を測定することによって、多相系の１つの相に優先的に会合する高分子電解質をモニターすることである。
【００１１】
本発明の目的の１つは、迅速で高感度な方法を用いて、多相系中の高分子電解質の優先的な相会合の程度を測定することである。本発明の目的の１つは、半連続又は連続ベースで使用することができる方法を用いて、多相系中の高分子電解質の優先的な相会合の程度を測定することである。
本発明の目的の１つは、オンラインで使用することができる方法を用いて、多相系中の高分子電解質の優先的な相会合の程度を測定することである。本発明の目的の１つは、非優先的な相の中の高分子電解質の濃度を測定する方法を用いて、多相系中の高分子電解質の優先的な相会合の程度を測定することである。これら及びこの他の目的は、以降の詳細な説明より明らかになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
本発明の１つの面は、水処理プロセスにおける高分子電解質処理剤の投与量を最適化する方法を提供する。この方法は、水処理プロセスで処理される水に対する高分子電解質処理剤の既知量を添加する過程を含む。次いで、高分子電解質として反対の電荷を有する蛍光物質を、プロセスに添加している高分子電解質の既知量を基準に０．００１〜７５００００ｐｐｍの濃度で水処理プロセスに添加する。高分子電解質と蛍光物質は、それらの反対の電荷に基づいて錯体を形成する。次いで水処理プロセスを普通に行い、水系の流出液を得る。次いで水系の流出液中の蛍光物質をモニターし、水系流出液中の荷電蛍光物質の量を基準に高分子電解質の投与量を調節する。
【００１３】
本発明の１つの面は、高分子電解質に対して反対の電荷のトレーサー物質を用いて、高分子電解質の性能をモニターする方法を提供する。本発明の１つの態様にしたがうと、本発明のトレーサーは高分子電解質と相互作用し、高分子電解質と一緒に、固体粒子又はオイルと濾液との界面を仕切る。トレーサーと高分子電解質の間の相互作用は、静電引力によって錯体を形成すると考えられる。本発明の驚くべき長所は、最適な高分子電解質の投与量が、トレーサーの濾液濃度値の曲線の明瞭な破壊として見ることができることである。本発明のもう１つの驚くべき長所は、高分子電解質と反対の電荷の化合物の添加は、実際上、トレーサーを中和するに役立つ高分子電解質の部分を不活性にするであろうと思われていたことである。事実において、本発明者らはこのようなことがなく、高分子電解質と反対の電荷のトレーサーを添加して錯体を形成することは、高分子電解質の電荷中和能力や活性を低下又は妨げないことを経験している。
【００１４】
本発明のトレーサー物質は、好ましくは、モニターする高分子電解質ポリマーによって運ばれる電荷と反対の電荷を有する。例えば、カチオン系の凝集剤や凝固剤は、好ましくはアニオン電荷のトレーサーによってモニターする。好ましくは、トレーサー物質は、リアルタイムに機器で検出できる波長で蛍光を発し、カチオン系高分子電解質と一緒に区画し、水溶性、又は処理する水、エマルジョン、スラッジに分散可能である。本発明に有用な好ましくは物質の例には、１，３，６，８−ピレンテトラスルホン酸ナトリウム塩（ＰＴＳＡ）、８−ヒドロキシ１，３，６，− ピレントリスルホン酸ナトリウム塩、ピレンスルホン酸（モノ）ナトリウム塩がある。また、この他の極性が高く、蛍光性で、実質的に水溶性のアニオン系化合物も本発明に有用であろう。本発明で使用する物質は、好ましくはアルカリ金属塩として使用し、好ましくはナトリウム塩の形態であるが、遊離酸の形態で使用することも可能である。
【００１５】
本発明の有用なアニオン系トレーサー物質は、一般に、蛍光計で測定できる最小の量で使用する。したがって、この物質は、プロセスにおいて使用するカチオン系高分子電解質の重さを基準に、数ｐｐｂのような僅かな量から同等な重量部までのレベルで使用することができる。一般に、アニオン系の水溶性トレーサー物質は、プロセスに使用する高分子電解質を基準に、約１ｐｐｂ〜約７５００００ｐｐｍの比で使用される。好ましくは、本発明のアニオン系水溶性トレーサー物質は、プロセスに使用する高分子電解質を基準に、約１０ｐｐｂ〜約５０００００ｐｐｍの比で使用される。最も好ましくは、本発明のアニオン系水溶性トレーサー物質は、プロセスに使用するカチオン系高分子電解質を基準に、約１００ｐｐｂ〜約２０００００ｐｐｍの比で使用される。
【００１６】
本発明のもう１つの好ましい態様にしたがうと、本発明の実施に使用されるトレーサー物質は、レザズリン、Ｔｉｎｏｐａｌ ｃｂｓ−ｘ（ジスチリンビフェニル誘導体）、Ｔｉｎｏｐａｌ ｒｂｓ−２００（トリアゾール−スチルベン）からなる群より選択される。驚くべきことに、本発明者らは、適切なアニオン系トレーサー物質の添加はポリマーのカチオン電荷を干渉又は消費しないことを見いだしており、このため実質的に全てのポリマーが本発明の目的に有用である。しかしながら、アニオン系トレーサー物質は、ポリマーよりもかなり少ない量で添加することが好ましい。
【００１７】
ポリマーと分離プロセスの詳細について、工業的及び公共の凝固及び凝集プロセス用の有機ポリマーの使用は、未だ成長している技術分野である。このようなポリマーは、一般に、水溶性又は使用濃度において少なくとも水分散性であり、電解質の基又は少なくとも極性の高い基を含み、必ずそうではないが全部が合成ポリマー、天然ポリマー及び／又は生物的設計ポリマーであることが多い。
【００１８】
固体は本来、水中油形エマルジョンの乳化液滴のように、普通は負に帯電している。固体粒子又は液滴の静電荷は、一般に、近くの粒子又は液滴と凝集又は合体するその性向に強く影響する。凝集又は合体の傾向に影響する他の因子には、限定されるものではないが、粒子／液滴の大きさ及び／又は密度、連続液相の密度、攪拌や剪断力のような粒子／液滴が受ける機械的な力、温度、等がある。
【００１９】
従来より、凝固は、固体の表面電荷がファンデルワールス力が優先するレベルまで減少し、懸濁粒子の凝集が生じる過程と定義されている。エマルジョンの破壊において、凝固は、乳化した液滴の表面電荷の中和及び／又は液滴が合体するレベルまでエマルジョンが不安定化する過程である。従来より、凝集は、表面電荷が実質的に形成されていない懸濁粒子が凝集する過程と定義されている。エマルジョンの破壊において、凝集は、表面電荷が実質的に形成されていない分散した液滴及び／又は固体の凝集過程である。これらの場合、凝固は凝集に先立つことが多く、凝集する固体／液滴は、凝固した固体／液滴である。
【００２０】
凝固用薬剤又は凝固剤は、殆どの場合、カチオン系高分子電解質のような正に帯電した（カチオン系）化学種である。凝集用薬剤（凝集剤）は、殆どの場合、アニオン系高分子電解質のような負に帯電した（アニオン系）化学種であり、場合によりカチオンに帯電することもある。凝集剤は、ブリッジング機構、多数の粒子／液滴への吸着、及びそれらを物理的に一緒に保持することによって凝集／合体を促進すると考えられている。１以上の吸着機構が凝集プロセスに関与することがある。従来より、高分子電解質の凝固剤は比較的低分子量であり、例えば２００〜５０００００の重量平均分子量であるが、高分子電解質凝集剤は一般に少なくとも１００００００又は５００００００の重量平均分子量を有し、場合によってはさらに高く、水溶性又は分散性は限定的な要素である。現在、比較的高分子量のカチオン系高分子電解質の固体／流体又は流体／流体の分離プロセスへの使用が増加しており、このカチオン系高分子電解質はカチオン系凝集剤と称されることがある。現状では、殆どのカチオン系高分子電解質は、表面電荷を中和できるだけでなく、高分子電解質が極端に低分子量でなければ粒子／液滴の間の或るブリッジングを提供することもでき、カチオン系高分子電解質の二重の凝固／凝集特性は、高分子電解質が従来の凝集剤の分子量の範囲の場合に目立ちかたが少ないだけであることが一般に認識されている。
【００２１】
このように、カチオン系高分子電解質は、現在のところ凝固剤として水処理用途に使用されており、その使用の後にアニオン系凝固剤を使用する場合があり、或いは二重の凝固剤／凝集剤として使用されており、その前にカチオン系凝固剤及び／又はアニオン系凝集剤を使用する場合があり、或いは凝集剤として使用されており、その前にカチオン系凝固剤を使用する場合がある。凝固剤と凝集剤との従来の境界の不明確さは、高分子電解質の旧来の分類がポリマー学問の現状のレベルに遅れたことを示すものであろう。
【００２２】
水溶性カチオン系凝固剤は周知であり、市販されている。縮合重合によって多くの水溶性カチオン系凝固剤が作成される。このタイプのポリマーの例にはエピクロロヒドリン−ジメチルアミン、エピクロロヒドリン−ジメチルアミン−アンモニアのポリマーがあり、これらは米国再発行特許第２８８０７号、同２８８０８号に例示されており、これらは本願でも取り入れられている。また、カチオン系凝固剤は、エチレンジクロロヒドリンとアンモニア、又はエチレンジクロロヒドリンとジメチルアミンのポリマーがあり、アンモニアの添加はしてもしなくてもよい。カチオン系凝固剤として使用することができるこの他のポリマーには、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ヘキサメチレンジアミン等のような多官能性アミンと、エチレンジクロリドとの縮合ポリマー、又はそのものの縮合ポリマーがある。この種のポリマーの例は当該技術で知られている。また、メラミンホルムアルデヒド樹脂のような縮合反応によって得られたこの他のポリマーも、本発明のカチオン系凝固剤として採用することができる。
【００２３】
この他のカチオン系凝固剤には、例えば、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、ジメチルアミノエチルメタクリレート、第四ジメチルアミノメチルメタクリレートメチルクロリド、メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、（メタクリロキシロキシエチル）トリメチルアンモニウムクロリドのようなカチオンに帯電したビニル付加ポリマー、ジアリルメチル（β−プロピオンアミド）アンモニウムクロリド、（β−メタクリロキシロキシエチル）トリメチルアンモニウムメチルスルフェート、四級化ポリビニルラクタム、ジメチルアミノエチルアクリレートとその四級アンモニウム塩、アクリルアミド又はメタクリルアミドの反応生成物のマンニッヒ又は四級マンニッヒ誘導体がある。これらのカチオン系ポリマーの分子量は、付加重合と縮合のポリマーの両方とも数１００のように低くから１００万のように高くまでの範囲である。好ましくは、分子量は数１０００〜７５００００の範囲にあるべきである。高分子量のビニル付加重合体は高価なことが多いため、分子量の上方レベルの選択は、コストによって決められることが多い。上方レベルの分子量は、ポリマーを使用する水にポリマーが可溶性又は部分的な可溶性を維持する限り、制限事項ではないはずである。本発明の実施に使用するに好ましいポリマーに、ジメチルアミン−エピクロロヒドリンのコポリマーがある。本発明の合成カチオン系有機高分子電解質凝固剤に使用することができる上記に列挙したポリマーは、これら以外を排除するものではなく、本発明における用途を限定するものではないと理解すべきである。
【００２４】
上記のように、本発明の実施に有用な合成高分子電解質の凝集剤は、アニオン系又はカチオン系でよい。本発明の使用に好ましい凝集剤はプロセスに依存することが多く、処理すべき水又はエマルジョンの簡単なテストによって容易に見つかるであろう。本発明に使用するに適切な凝集剤は、一般に１００００００以上の分子量を有し、２０００００００以上の場合もある。これらのタイプのポリマーは、一般に、カチオン系ビニルモノマーのビニル付加重合、カチオン帯電ポリマーを生成するカチオン系ビニルモノマーとアクリルアミドメタクリルアミドのようなノニオン系モノマーとの共重合で調製され、或いはカチオン系モノマーは、いわゆる両性ポリマーを生成するようなアニオンに帯電したビニル付加モノマーと反応することもできる。
【００２５】
適切なカチオン系ビニル付加モノマーには、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、ジメチルアミノエチルメタクリレート、第四ジメチルアミノエチルメタクリレートメチルクロリド、メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、ジメチルアミノメチルメタクリレート、及びその他のカチオン系ビニル付加モノマーがある。ポリマーはカチオン系ポリマーとして生成することができるが、カチオンに帯電したポリマーを生成する特定のノニオン系ビニル付加ポリマーと反応することもできる。このタイプのポリマーは、いわゆるマンニッヒ誘導体を生成する、ポリアクリルアミドとジメチルアミン及びホルムアルデヒドとの反応によって調製されるポリマーを含む。
【００２６】
本発明の実施に使用するに適切なアニオン系凝集剤には、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、Ｎ−ビニルホルムアルデヒド、アクリルアミドのポリマーとコポリマーがある。
先に述べたように、本発明は、固体／液体又は液体／液体の分離技術に関係するものであり、その分離プロセスは天然又は合成の高分子電解質の凝固剤、凝集剤、又はそれらの両方の助けを借りる。本発明の好ましい適用には、脱色と水の清浄化、スラッジの脱水、エマルジョン破壊がある。
【００２７】
脱色と水の清浄化は類似のプロセスを含む。色は水中の有機物の間接的で非特定的な尺度の１つであり、白金標準に関係するＡＰＨＡ単位で表される。明度はタンニン、リグニン、他の有機物（一般に植物の部分的な分解より生じる）の濃度の粗いおおよその測定値であり、又はパルプ製紙工業の排水、織物工業の排水、その他の工業排水（特に植物及び／又は動物系物質の部分的な分解、地上水、その他の水を利用する工業）の他の着色物質の濃度の粗いおおよその測定値である。
【００２８】
殆どの場合、水の色は、可視領域の波長の光を発する及び／又は反射する色特性を有する懸濁した固体、コロイド状固体、溶けた固体（溶質）の混合物の色である。排水中の着色物質は、主として生物の細胞によって生成した高分子量の物質の分解生成物の有機化合物である。これらの物質は主にアニオン系又はノニオン系ポリマーであり、有機酸、ポリサッカライド、ポリペプチド、リグニン、タンニンを含む。約１〜５０以上の明度は地上水では珍しくなく、パルプ製紙業の排水ではさらに高い明度が日常的に見られる。これらの有機物のいくつかは本当に水溶性であり、水からそれらを除去することは、溶質をコロイド状及び／又は懸濁した固体の形態（複数でもよい）に転化て、沈殿させることを必要とする。着色物質の一部は、また一般に有機物の全ては、水中でコロイドの形態で存在し、凝固によって除去される。着色した懸濁固体は沈降によって除去される。
【００２９】
排水の流れは、一般に、懸濁粒子の濃度が原水よりも高い。排水の脱色プロセスについての濾液の基準は、残存固体については厳重さが低いことが多いが、環境の保護のため、リサイクルの可能性を高めるため、高い基準の達成が従来より探究されている。歴史的にみて、油圧の混合が排水の脱色プロセスに使用されてきたが、現状では、使用される混合装置は原水の清浄化プラントの装置に近づいている。化学的プログラムによる脱色の程度は、通常は比色分析によって求められる。水中の特定の有機物種の分析は、通常は極めて複雑な方法と装置を必要とする。
本発明の１つの面にしたがうと、本発明は、合成カチオン系高分子電解質とアニオン系トレーサーを用いた凝固と脱色方法の最適化に関係する。高分子電解質とトレーサーは錯体を形成する。これは水系流出液と共にプロセスを出る高分電解質ポリマーの測定を可能にする。流出水中のトレーサー／ポリマーの錯体の検出は、高分子電解質ポリマーの過剰供給、又は水中で着色種を有効に凝固しなかったポリマーを示す。
【００３０】
固体／液体の混合物の固体が主な種の場合又は混合物中で主な種に近い場合、使用する分離プロセスは液体／固体の分離プロセスと称し、このプロセスは、限定するものではないが、固体の濃縮、重力による脱水、沈殿、浮遊、遠心分離、濾過を含む。これらの液体／固体の分離プロセスは、スラッジから水を除去するために使用される。スラッジは、水と下水の処理プロセスから生成する濃縮された廃棄物である。
【００３１】
スラッジの脱水プロセスは、通常は、濃縮が起きる速度と固体濃度の程度を高め、したがって固体から水が分離するように、凝固剤と凝集剤のようなポリマーの脱水促進用添加剤を使用する。一般に、固体粒子は負の表面電荷を有し、近隣の粒子と反発を生じさせ、大きな粒子のまとまりの生成を妨げる。このまとまりの形成と沈降の抵抗は、コロイドについては特に重要な問題である。（コロイドは０．４５μｍの濾過膜を通す濾過によっては捕集されない固体であり、同じ膜で捕集される固体や、溶解して沈降するまでは有効な表面を全く有しない溶質と対比される）。凝固剤は、このような負の表面電荷の中和、コロイドが不安定化する作用を行い、一方、凝集剤は粒子の表面に付着し、粒子を一緒にブリッジングし、フロックを形成する。凝固と凝集の方法は、特に高分子電解質をそれぞれのメカニズムで使用したときに若干重複する場合がある。
【００３２】
高分子電解質が促進するスラッジ脱水プロセスにおいて、脱水性能を向上するに有効な添加した高分子電解質の部分は、固体粒子に付着した高分子電解質の部分である。水部分と共に脱水プロセスを出る高分子電解質は、プロセス効率を向上していない。添加した高分子電解質が所与のスラッジに対して非常に有効であれば、水部分と離れる高分子電解質は、一般に過剰投与量を表す。必要よりも多い高分子電解質を添加した場合である。添加した高分子電解質が所与のスラッジに対して非常に有効ではない場合、水部分と共に典型的にプロセスを出る有意な量は、高分子電解質の性能低下の指標である。いずれの場合も、濾液（水部分）と共に脱水プロセスを出る高分子電解質の量を測定することは非常に有益であろう。固体表面への付着で消費されると同じ又はそれ以上の量で、有効な高分子電解質を脱水プロセスに添加すべきである。濾液中の高分子電解質／トレーサーの錯体のレベルを検出することによって、選択の投与量がこの最適な投与量に近いかどうかを測定することができ、必要により投与量を調節することができる。
【００３３】
エマルジョンは、２以上の相互に不溶性の液体相の分散系であり、例えば水と油であり、１つの液体相が他の液体相の中に分散している。カチオン系凝固剤はオイル質の排水、即ち水中油形又は「ｏ／ｗ」エマルジョンとしてオイルが水の中に乳化された排水の処理に典型的な用途がある。オイル質の排水のエマルジョンは、各種の多様なタイプのオイルを広範囲な濃度で含むことがある。これらのオイルは、場合により、ヘキサン、四塩化炭素、クロロホルム、又はフルオロカーボンによって水から抽出できる物質と定義される。これらのエマルジョン中に見られるオイルのタイプは、これらエマルジョンが生成する工業又は他の活動に一部において依存し、限定されるものではないが、動物の脂肪、野菜の油、潤滑剤、切削用液体、例えばタール、グリース、原油、ディーゼルオイルのような重質油、例えばガソリン、ケロシン、ジェット燃料のような軽質油、等を含む。オイル質排水中のこれらの濃度は、体積でわずか数ｐｐｍから約５〜１０％のような多量にまで変わることがある。或る排エマルジョンは、事実上１０体積％以上のオイルを含むことがある。オイル（複数のこともある）の他に、これらのエマルジョンの典型的な汚染物には、不溶性の固体、溶質及び／又はコロイド状で存在する物質があり、限定されるものではないが、具体的にはスリット（ｓｌｉｔ）、金属粒子、グリット、金属微粒子、炭素、ペイント顔料、煤、腐食生成物、石鹸、乳化剤、洗浄剤、界面活性剤、溶媒、その他の残留物がある。安定なｏ／ｗエマルジョンは、イオン環境で囲まれた帯電したオイル液滴のコロイド状の系である。エマルジョンは、界面活性剤や微細な固体粒子と混合又は剪断を与えることにより、安定化されることがある。
【００３４】
オイル質排水の処理は、凝固と凝集の両方を含むことが多い。凝固は、エマルジョン安定化をする全ての表面活性剤の乳化特性を破壊し、及び／又は帯電したオイル液滴を中和する。凝集は、中和した液滴を大きな分離する液滴又はフロックに凝集する。ｏ／ｗエマルジョン処理プログラムに使用される有機高分子エマルジョン破壊剤のいくつかには、限定されるものではないが、カチオン系ポリアミド、カチオン系ポリアクリレート、及びこれらの置換コポリマーがある。
【００３５】
必要とされる特定のプロセスに関係なく、各種のプロセスに本発明の技術的思想を適用可能にする統一的な特徴は、カチオン系又はアニオン系高分子電解質が適切に投与された場合、プロセスにおいて消費され、清浄化した流出液と共に出ていかないことである。即ち、脱色において、高分子電解質は色を生じる物質と共に残り、水の清浄化において、高分子電解質は水から除去される無機物質と共に残り、スラッジの脱水において、高分子電解質はスラッジと共に残り、水中油形エマルジョンの破壊において、高分子電解質は回収されるオイルと共に残る。高分子電解質が流出液の中に存在するかどうかは、流出液中の高分子電解質／トレーサーの錯体特徴をモニターすることによって測定される。プロセスに過剰の高分子電解質が添加された、又は高分子電解質種が意図するように反応していないと錯体が観察された場合、水処理プロセスの運転者は、プロセスから除去しようとする。当然ながら、高分子電解質を含むプロセスは類似しており、本発明のプロセスは、カチオン系ポリマーが消費される他の用途にも適用されるはずである。
【００３６】
次の例は、本発明の好ましい態様と利用を説明するために提示するものであり、特に明記がなければ、添付の請求の範囲に記載した本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【００３７】
【実施例】
例１
スラッジの脱水
米国の太平洋側北西部にパルプ製紙工場から入手したスラッジについて、３種のピレンスルホン酸化合物を評価した。化合物は１，３，６，８−ピレンテトラスルホン酸ナトリウム塩（ＰＴＳＡ）、８−ヒドロキシ１，３，６−ピレントリスルホン酸ナトリウム塩、ピレンスルホン酸（モノ）ナトリウム塩とした。これらの各々の化合物を、２０モル％の四級化ジメチルアミノエチルアクリレート第四メチルクロリド（ｑｕａｔｅｒｉｎｉｚｅｄ ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｅｔｈｙｌａｃｒｙｌａｔｅ ｍｅｔｈｙｌ ｃｈｌｉｒｉｄｅ ｑｕａｔ）ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ／アクリルアミドのコポリマー（ポリマーＡ）と共に、固定と連続のモードで評価した。固定モードにおいて、薬剤は、ポリマーと調合する前に排水に混合した。連続モードにおいて、薬剤は生成溶液に混合した。結果を図１〜６に示す。理解できるように、調節したスラッジの排水と濾液のトレーサー濃度によって測定されるような生成物の性能のモニターにおいて、全ての化合物が良好に作用した。この試験は、電荷密度のいくつかの程度を有するピレンスルホン酸化合物が、２０％のＤＭＡＥＭ．ＭＣＱのような高電荷ポリマーと一緒に良好に作用することを示す。
【００３８】
生活排水処理プラントから得られる生活廃棄物のスラッジについて、いくつかの異なる蛍光化学種を評価した。それらの化学種は次の通りである。
・フルオレセイン
・アントラセンスルホン酸
・レザルシン
・Ｔｉｎｏｐａｌ ＣＢＳ−Ｘ（ジスチリルビフェニル誘導体）
・７−アミノ１，３−ナフタレンジスルホン酸（アミノＧ酸）
・３，４，９，１０− ペリレンテトラカルボン酸
・Ｔｉｎｏｐａｌ ＲＢＳ−２００（トリアゾール−スチルベン）
プローブを１％溶液のポリマーＢと混ぜることによって、全ての化学種を連続モードで評価した。結果を図７〜１３に示す。３，４，９，１０− ペリレンテトラカルボン酸、７−アミノ１，３−ナフタレンジスルホン酸、アントラセンスルホン酸、フルオレセイン以外の全ての上記化学種は、ポリマーＢと一緒に良好な排水結果を示した。この結果は、さらに多くの化学種をスラッジの脱水プロセス制御に使用することができ、ＰＴＳＡに限定されないことを示唆している。
【００３９】
ＰＴＳＡを、米国南部の繊維工場から得られた繊維工場のスラッジについて評価した。ＰＴＳＡはポリマーＢの２０００ｐｐｍで連続モードにて評価した。結果は、図１４に示すように、濾液中のＰＴＳＡ濃度がスラッジ排水によく追従されていることを示す。
その外の米国太平洋側北西部の製紙工場とウィスコンシン州の製紙工場から入手したスラッジについても、ＰＴＳＡを用いて同様な評価を行い、スラッジ排水と濾液のトレーサー濃度による測定について、生成物の性能間で良好な関係を示した。結果を図１５〜１７に示す。ポリマーＡ（２０モル％ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ／アクリルアミドのコポリマー）を米国太平洋側北西部の製紙工場のスラッジの調節に使用し、ポリマーＣ（ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ／アクリルアミドのコポリマー）をウィスコンシン州の製紙工場から入手したスラッジの調節に使用した。
【００４０】
例２
脱色
次の薬剤を、フロリダ州の製紙工場の排水の溜ます入口から採取した排水のサンプルについて評価した。
・１，３，６ ナフタレントリスルホン酸ナトリウム塩
・１，５ ナフタレンジスルホン酸ナトリウム塩（ＮＤＳＡ）
・ナフタレンスルホン酸ナトリウム塩
・１，３，６，８−ピレンテトラスルホン酸ナトリウム塩（ＰＴＳＡ）
・８ ヒドロキシ１，３，６ ピレントリスルホン酸ナトリウム塩
・１ ピレンスルホン酸ナトリウム塩
・レザルシン
・Ｔｉｎｏｐａｌ ＣＢＳ−Ｘ（ジスチリルビフェニル誘導体）
これらの薬剤はいずれも、ポリマーＤ（Ｅｐｉ−ＤＭＡポリマー）と一緒に重量で２００〜２０００ｐｐｍの薬剤を混合することによって評価した。トレーサーを含有する生成物の１０％溶液を脱色の実験のために使用した。排水のサンプルは、数種類の投与量において一連のビーカーの中のトレーサー含有ポリマーＤ溶液と共に混合した。生成物をビーカーに添加した後、Ｐｈｉｐｐｓ ａｎｄ Ｂｉｒｄ のガングスターラーを用い、８０ｒｐｍで１分間攪拌し、次いで２０ｒｐｍで５分間混合した。次に排水を入れた全てのビーカーを１０分間沈降させた（攪拌せず）。沈降期間の最後に各々のビーカーより上澄みのサンプルを取り出し、０．８μｍのフィルターを通して濾過した。濾過したサンプル中のトレーサー濃度を比色計で測定した。また、上澄みサンプルの真の色を測定した。この真の色と濾液のトレーサー濃度を、ポリマーＤの投与量についてプロットした。結果を図１８〜２４に示す。これらの結果は、真の色と濾液のトレーサー濃度の良好な関係を明確に示している。ピレンスルホン酸ナトリウム塩とＴｉｎｏｐａｌ ＣＢＳ−Ｘ を除く全ての薬剤が、色とトレーサー濃度との良好な関係を示している。ピレンスルホン酸ナトリウム塩とＴｉｎｏｐａｌ ＣＢＳ−Ｘ を用いると、これらの化合物の特定の波長において、処理した排水のサンプルは有意な蛍光を全く示さなかった。
【００４１】
また、ピレンスルホン酸ナトリウム塩を、もう１つのポリマーを用いてフロリダ州の製紙工場の排水の溜ます入口から採取した排水のサンプルについて評価した。ポリマーＣの代わりに、ＤＡＤＭＡＣポリマーのポリマーＥを脱色に使用した。結果は、図２５に示すように、トレーサーは生成物の性能をモニターすることができ、ポリマーの化学的性質に固有ではないことを示している。
【００４２】
これらの実験は、アニオン系トレーサーが、脱色の用途の生成物の性能をモニターするために首尾よく使用できることを確認している。これらの技術は、製品の投与量の最適化と制御にオンラインで使用することができる。
例３
スラッジの脱水
約３．０％の固体を含む繊維工場のスラッジを、２０ｐｐｍのピレンテトラスルホン酸を含む、四級化（ｑｕａｔ）ジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロリド（ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ）−アクリルアミドのコポリマーの１．０％溶液の数種類の投与量で処理した。このコポリマーはラテックスの形態であり、１３〜２１のＲＳＶ範囲の３１％の固体を有した。ピレンテトラスルホン酸トレーサーをコポリマーの１％溶液と混合し、２０ｐｐｍのトレーサー溶液を得た。このポリマートレーサー溶液の数種類の投与量において標準的なフリー水切り試験を行い、処理した排水が布フィルターを通って流れ出た１０秒後に水ドレンを記録した。濾液のサンプルを採取し、蛍光法によってＰＴＳＡ濃度を分析した。図２６は、１％の溶液のポリマー投与量のミリリットル（ｍｌ）に対する、水のドレン、吸着％、濾液中のトレーサー濃度のプロットを示す。この結果は、ポリマー投与量が７ミリリットルから９ミリリットルに増加すると、水のドレンは約８０ｍｌから１５０ｍｌに増加したことを示している。ポリマー投与量をさらに増すと、水のドレンが減少した。したがって、最適なポリマー投与量は、ポリマー溶液の９ｍｌであった。
【００４３】
また、図２６に示す濾液のトレーサー濃度は、最適な投与量を反映した。濾液のトレーサー濃度は最適な投与量で最小であり、ポリマー投与量が多いと顕著に高い。
例４
スラッジの脱水
約２．０％の固体を含む生活排水のスラッジを、２０ｐｐｍのジスチリルビフェニル誘導体（商品名Ｔｉｎｏｐａｌ ＣＢＳ−Ｘ）を含む１．０％のジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロリドクォート（ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ）−アクリルアミドのコポリマーの１．０％溶液の数種類の投与量で処理した。使用したコポリマーはラテックスの形態であり、１３〜２１のＲＳＶ範囲の３１％の固体を有した。トレーサーに１％のコポリマー溶液を混合し、溶液中に２０ｐｐｍのトレーサーを得た。このポリマートレーサー溶液の数種類の投与量において標準的なフリー水切り試験を行い、処理した排水が布フィルターを通って流れ出た１０秒後に水ドレンを記録した。濾液のサンプルを採取し、蛍光法によってＰＴＳＡ濃度を分析した。図２７は、１％の溶液のポリマー投与量のミリリットル（ｍｌ）に対する、水のドレン、吸着％、濾液中のトレーサー濃度のプロットを示す。この結果は、ポリマー投与量が２ｍｌから３ｍｌに増加すると、水のドレンが約２５ｍｌから１３０ｍｌに増加したことを示している。ポリマー投与量をさらに増加すると、水のドレンは減少した。したがって、最適なポリマー投与量は、３ｍｌのポリマー溶液であった。
【００４４】
また、図２７の濾液トレーサー濃度は最適な投与量を反映した。濾液トレーサー濃度は、最適投与量まで低いままであり、ポリマー投与量が多いと顕著に増加した。
例５
スラッジの脱水
約２．０％の固体を含む生活排水のスラッジを、２０ｐｐｍのアントラセンスルホン酸を含むジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロリドクォート（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｅｔｈｙｌａｃｒｙｌａｔｅ ｍｅｔｈｙｌ ｃｈｌｉｒｉｄｅ ｑｕａｔ）（ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ）−アクリルアミドコポリマーの１％水溶液の数種類の投与量で処理した。使用したコポリマーはラテックスの形態であり、１３〜２１のＲＳＶ範囲の３１％の固体を有した。トレーサーに１％のコポリマー溶液を混合し、溶液中に２０ｐｐｍのトレーサーを得た。このポリマートレーサー溶液の数種類の投与量において標準的なフリー水切り試験を行い、処理した排水が布フィルターを通って流れ出た１０秒後に水ドレンを記録した。濾液のサンプルを採取し、蛍光法によってＰＴＳＡ濃度を分析した。図２８は、１％の溶液のポリマー投与量のミリリットル（ｍｌ）に対する、水のドレン、吸着％、濾液中のトレーサー濃度のプロットを示す。この結果は、ポリマー投与量が２ｍｌから４ｍｌに増加すると、水のドレンが約２０ｍｌから１１０ｍｌに増加したことを示している。ポリマー投与量をさらに増加すると、水のドレンは減少した。したがって、最適なポリマー投与量は、４ｍｌのポリマー溶液であった。
【００４５】
また、図２８に示す濾液トレーサー濃度は、水のドレンについて全く傾向を示さなかった。このことは、ポリマーとアントラセンスルホン酸との相互作用が少ないか全くないためであろう。
【００４６】
【表１】
【００４７】
−脱色に使用するポリマーと蛍光トレーサーの例−
排水
脱色の試験に使用した排水は、いずれもフロリダ州の製紙工場の排水である。排水は、硬質木材と軟質木材のパルプブリーチプラント、回収ボイラー、蒸解がまの洗浄水の集まりであり、多少の石灰を含むことがあった。排水のｐＨは７．０〜１１．５であった。排水の色への影響は、主としてリグニンのような有機化合物に由来した。
〔試験方法〕
脱色試験
２００ｐｐｍの蛍光トレーサーを含むポリマーの１０％溶液を、各種の濃度で２５０ｍｌの排水に添加した。Ｐｈｉｐｐｓ ａｎｄ Ｂｉｒｄ ガングスターラーを用いて排水を３３０ｒｐｍで１分間混合し、次いで８０ｒｐｍで５分間混合した。沈降する粒子を１０分間沈降させ、その後、上澄み採取した。上澄みの見かけの色は、Ｈａｃｈ ＤＲ−２０００装置を用いて４６５ｎｍの吸光で測定して求めた。上澄みの一部を０．８ｍｍのフィルターを通して濾過し、トレーサーの蛍光分析に使用した。残りの上澄みのｐＨを７．６に調節し、４６５ｍｍの吸光による真の色の測定のために０．８ｍｍのフィルターを通して濾過した。
【００４８】
蛍光分析
０．８ｍｍのフィルターを通して濾過した上澄み（ｐＨ調節なし）を、Ｇｉｌｆｏｒｄ Ｆｌｕｏｒｏ ＩＶ 蛍光計を用いてトレーサー濃度について分析した。分析は、トレーサーの適当な励起と発光の波長において、１０ｍｍの経路長さの石英セルを用いて行った。この装置は、分析する０．１ｐｐｍのプローブで校正した。ポリマーによる蛍光プローブの急冷（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ） に依存し、急冷効果を相殺するために４％のＨ２ ＳＯ４ 又はＮａＯＨを使用した。
【００４９】
全てのポリマーと蛍光プローブについて同じ試験方法を使用した。
脱色のために次の２種のポリマーを使用した。
１．ポリマーＦ（Ｅｐｉ−ＤＭＡ）：エピクロロヒドリンとジメチルアミンのコポリマー、分子量２００００、極限粘度数０．０８〜０．１４、活性成分５０％。
【００５０】
２．ポリマーＧ（ポリＤＡＤＭＡＣ）：ＤＡＤＭＡＣ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）のホモポリマー、分子量１５００００、極限粘度数０．９〜１．２、活性成分１５％。
例６
脱色
この試験において、蛍光トレーサーとしての８−ヒドロキシ１，３，６ ピレントリスルホン酸と共にｅｐｉ−ＤＭＡポリマーを使用した。ポリマー投与量の関数としての真の色とトレーサー濃度のプロットを図２９に示す。ポリマー投与量を増加すると、真の色は先ず減少し、次いで増加した。最小の色に対応するポリマー投与量が最適投与量である。トレーサー濃度も同様な挙動を示し、最小のトレーサー濃度が最適投与量に対応する。
【００５１】
例７
脱色
この試験においては、プローブとししての１，３，６，８ ピレンテトラスルホン酸と共にポリＤＡＤＭＡＣを使用した。ポリマー投与量の関数としての真の色とトレーサー濃度のプロットを図３０に示す。ポリマー投与量を増加すると、真の色は先ず減少し、次いで増加した。最小の色に対応するポリマー投与量が最適投与量である。トレーサー濃度は最初は一定で、ポリマー投与量の増加とともに急に増加した。この急激な変化が生じたポリマー投与量は、真の色の最小値が得られたときであった。
【００５２】
ｅｐｉ−ＤＭＡポリマーと共に次のトレーサーを使用した。
【００５３】
【表２】
【００５４】
１ピレンスルホン酸は、ポリマーによるプローブの蛍光の厳しい急冷により、相関を全く示さなかった。酸とアルカリの添加は急冷効果を相殺しなかった。
Ｔｉｎｏｐａｌ ＣＢＳ−Ｘ は、水中でのプローブの非常に低い溶解性により、相関を全く示さなかった。
ポリＤＡＤＭＡＣポリマーは１，３，６，８ ピレンテトラスルホン酸と共にのみ試験した。
〔オイル質排水の浄化における蛍光トレーサーの使用例〕
例８
水中油形エマルジョンの破壊
アラバマ州の製紙工場の排水について試験を行った。排水は水中油形エマルジョンであった。この試験に使用した蛍光トレーサーは１，３，６，８ ピレンテトラスルホン酸で、使用したポリマーはＮ−７１５７であった。Ｎ−７１５７はポリアルミニウムクロリドとｅｐｉ−ＤＭＡ（ｅｐｉ−ＤＭＡはエピクロロヒドリンとジメチルアミンのコポリマー）の配合物である。１００ｐｐｍのトレーサーを含むポリマーの１０％溶液を、異なる濃度で排水に添加した。Ｐｈｉｐｐｓ ａｎｄ Ｂｉｒｄ ガングスターラーを用いて排水を１００ｒｐｍで５分間混合し、次いで３０ｒｐｍで２分間混合した。沈降するオイルを５分間沈降させ、その後、上澄みを採取した。上澄みの濁度を Ｈａｃｈ 濁度計を用いて測定した。また、Ｇｉｌｆｏｒｄ Ｆｌｕｏｒｏ ＩＶ 蛍光計を用いて上澄みをトレーサー濃度について測定した。結果を図３１に示す。ポリマー投与量が増加すると上澄みの濁度は最初は減少したが、次いでほぼ一定を保った。濁度が一定値になる投与量が最適投与量である。ポリマー投与量が増加すると最初は投与量濃度も増加し、次いで減少した。トレーサー濃度の最大が最適ポリマー投与量に対応する。
【００５５】
例９
水中油形エマルジョンの破壊
イリノイ州の精油所の排水について試験を行った。排水は水中油形エマルジョンであった。使用した蛍光トレーサーは１，３，６，８ ピレンテトラスルホン酸で、使用したポリマーはポリマーＤのエチレンジクロリドとアンモニアのコポリマーであった。ポリマーは分子量６００００、極限粘度数０．３３、活性成分１９％であった。トレーサーを２０００ｐｐｍ含むポリマーの１０％溶液を、排水に異なる濃度で添加した。Ｐｈｉｐｐｓ ａｎｄ Ｂｉｒｄ ガングスターラーを用いて排水を１００ｒｐｍで５分間混合し、次いで３０ｒｐｍで２分間混合した。沈降するオイルを５分間沈降させ、その後、上澄みを採取した。上澄みの濁度を Ｈａｃｈ 濁度計を用いて測定した。また、Ｇｉｌｆｏｒｄ Ｆｌｕｏｒｏ ＩＶ 蛍光計を用いて上澄みをトレーサー濃度について測定した。結果を図３２に示す。ポリマー投与量が増加すると上澄みの濁度は最初は減少し、次いでポリマーの過剰投与と共に増加した。トレーサー濃度はポリマー投与量と類似の挙動を示し、トレーサー濃度の最小値は最適なポリマー投与量を反映する。
【００５６】
特許請求の範囲に限定した本発明の技術的思想と範囲から離れることなく、本明細書に記載の方法の組成、操作、装置に変化を加えることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図２】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図３】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図４】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図５】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図６】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図７】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図８】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図９】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図１０】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図１１】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図１２】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図１３】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図１４】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図１５】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図１６】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図１７】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＣの吸着％を比較するグラフである。
【図１８】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図１９】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図２０】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図２１】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図２２】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図２３】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図２４】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図２５】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図２６】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図２７】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図２８】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図２９】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＦの吸着％を比較するグラフである。
【図３０】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＧの吸着％を比較するグラフである。
【図３１】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＦの吸着％を比較するグラフである。
【図３２】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＧの吸着％を比較するグラフである。
【産業上の利用分野】
本発明は、液体／固体、液体／液体の分離プロセスに使用するカチオン帯電の高分子水処理剤の投与量を制御・監視する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
カンオンに帯電した水溶性又は水分散性ポリマーは、水から固体を分離、水中に分散又は懸濁した水不混和性の液体を水から分離、又は水を含む固体の脱水のような各種のプロセスに使用されている。これらのタイプのポリマーは、天然物又は合成物であることができ、凝固剤や凝集剤と総称される。これらのポリマーは、エマルジョンの破壊、スラッジの脱水、原水の浄化、パルプ製紙工業の排水や残留酸分の処理、採鉱における浮遊剤の処理、脱色といった種々のプロセスに利用することができる。
【０００３】
これらのタイプのポリマーは、一般に、懸濁した固体又は除去すべき液体のアニオン電荷を中和する作用をする。これらの固体又は液体は、水から除去する必要がある廃棄物である場合と、又は例えば凝集又は凝固して燃料として販売可能な微粉炭のような、水系から回収する所望とする生成物の場合がある。
固体／液体の分離の水処理分野において、懸濁した固体は、限定されるものではないが、沈降、ストレーナー処理、浮選、濾過、凝集、フロック形成、エマルジョン破壊等の種々のプロセスによって水から分離される。また、懸濁した固体を水から除去した後、次の処理又は適切に処分することができるように脱水しなければならないことが多い。固体の除去処理をした水は、数ｐｐｂ（１０９ 分の数部）のように少ない懸濁固体又は分散オイルを有することがあり、又は多量の懸濁固体又はオイルを含むことがある。脱水された固体は、０．２５重量％の固形分から、４０又は５０重量％の固形分をどの箇所でも含むことがある。いわゆる液体固体分離プロセスは、水から固体を分離するように、或いは所望とする成分に応じて、固体から液体を除去するように設計される。
【０００４】
固体／液体の分離を行うために、厳密な機械的方法が用いられてきたが、最近の方法は、水から固体を除去する速度を高めることができる合成や天然のカチオン系高分子物質によって範囲が拡大した機械的分離方法によることが多い。これらの方法は、まず、懸濁した無機質粒子を沈降させ、その水を工業水又は水道水に使用可能にする原水の水処理がある。これらの方法の他の例に、製紙工場の排水からの着色した可溶性種の除去、工業又は生活排水中の廃棄物質を凝集する有機系凝集剤ポリマーの使用、スラッジの回収、及びエマルジョン破壊がある。
【０００５】
分離プロセスのメカニズムに関して、粒子は本来カチオン又はアニオンのいずれかの電荷を有する。したがって、これらの粒子は、その粒子の電荷と反対の電荷を有する水溶性の凝集又はフロック形成ポリマーによって除去されることが多い。これは高分子電解質が助長する液体／固体分離プロセスと称され、水溶性又は水分散性のイオン化ポリマーを添加し、分離すべき帯電粒子又はエマルジョン液滴を中和する。これらのポリマーの投与量は、プロセスの性能にとって重要である。イオン電荷を有するポリマーが少な過ぎると懸濁した粒子は中性の電荷になることができず、依然としてお互いに反発するであろう。ポリマーが多過ぎるとポリマーが無駄であり、悪いことに、それ自身で問題になることがある。
【０００６】
添加する高分子電解質又はイオン電荷を有するポリマーが所与のプロセスに対して非常に有効であれば、水に残存する高分子電解質は一般に過剰投与となる。必要よりも高分子電解質が多い場合である。添加する高分子電解質が所与のプロセスについて非常に有効ではない場合、ポリマー性能が劣るといった指標として、水と一緒にかなりの量のポリマーがプロセスから出ていくことがある。いずれの場合でも、濾液又は水と共に分離プロセスを出る高分子電解質の量を測定することは非常に有益であろう。有効な高分子電解質は、丁度の量、又は固体やオイルの表面に結合して消費される分だけ多い量で分離プロセスに添加すべきである。濾液中の高分子電解質のレベルを直ちにモニターできるなら、選択の投与量がこの最適な投与量に近いかどうかを測定することができ、必要により投与量を調節することができる。濾液中の高分子電解質のレベルを直ちにモニターできるなら、有効性の少ない高分子電解質を容易に検出することができ、高分子電解質の選択を変えることができる。
【０００７】
濾液中の高分子電解質の濃度のモニターは、工業的な応用に充分に適さない手に負えそうにない仕事である。コロイド滴定のような分析法は複雑で時間がかかり、リアルタイムの結果を可能にしない。電荷を測定する電子機器は有用であるが、このような装置は高価であり、ポリマーに関する電荷であるのか、水、固体、又は流出液中の他の成分のような他の源からの電荷であるかを区別できない。流水又はエマルジョンの特性は時間と共に大きく変動することがあるため、時間のかかる測定は有益でない。
【０００８】
蛍光化学種の濃度を測定する蛍光発光分光分析の使用は特に迅速で感度が高いが、モニターする化学種が蛍光性である必要がある。一般的な高分子電解質は蛍光性でなく、又は発光分光分析によるモニターにおいて充分に蛍光性ではない。高分子電解質は、その性能上、固体及び／又はオイルに結合し、それらと共に水から分離されて消費されるため、水に同伴する蛍光標識化学物質又はトレーサーの添加は、トレーサーの濃度が高分子電解質投与量に関係することができたとしても、高分子電解質の消費された率を示すことにはならないであろう。
【０００９】
例えば、高分子電解質に対して既知の割合でトレーサーを添加し、目標の投与量又は供給速度に合致するかどうかを測定するためにトレーサー濃度をモニターするといったような高分子電解質の投与量の決定は、それ自身で大きな助けになることがあるが、水溶性で全体として不活性なトレーサーは、濾液中の高分子電解質のゼロ消費濃度の唯一の理論的な指示薬であり、濾液中の高分子電解質の実際の濃度ではない。それ自身が、固体及び／又はオイルを主に追従する標識化学種又はトレーサーは、高分子電解質の消費の指示薬ではなく、したがって高分子電解質の性能の指示薬ではない。
【００１０】
したがって、本発明の目的の１つは、多相系の１つの相に優先的に会合してその性能が消費される高分子電解質の水処理化学物質をモニターする方法を提供することである。
本発明の目的の１つは、そのような優先的な会合の程度を測定することによって、多相系の１つの相に優先的に会合する高分子電解質をモニターすることである。
【００１１】
本発明の目的の１つは、迅速で高感度な方法を用いて、多相系中の高分子電解質の優先的な相会合の程度を測定することである。本発明の目的の１つは、半連続又は連続ベースで使用することができる方法を用いて、多相系中の高分子電解質の優先的な相会合の程度を測定することである。
本発明の目的の１つは、オンラインで使用することができる方法を用いて、多相系中の高分子電解質の優先的な相会合の程度を測定することである。本発明の目的の１つは、非優先的な相の中の高分子電解質の濃度を測定する方法を用いて、多相系中の高分子電解質の優先的な相会合の程度を測定することである。これら及びこの他の目的は、以降の詳細な説明より明らかになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
本発明の１つの面は、水処理プロセスにおける高分子電解質処理剤の投与量を最適化する方法を提供する。この方法は、水処理プロセスで処理される水に対する高分子電解質処理剤の既知量を添加する過程を含む。次いで、高分子電解質として反対の電荷を有する蛍光物質を、プロセスに添加している高分子電解質の既知量を基準に０．００１〜７５００００ｐｐｍの濃度で水処理プロセスに添加する。高分子電解質と蛍光物質は、それらの反対の電荷に基づいて錯体を形成する。次いで水処理プロセスを普通に行い、水系の流出液を得る。次いで水系の流出液中の蛍光物質をモニターし、水系流出液中の荷電蛍光物質の量を基準に高分子電解質の投与量を調節する。
【００１３】
本発明の１つの面は、高分子電解質に対して反対の電荷のトレーサー物質を用いて、高分子電解質の性能をモニターする方法を提供する。本発明の１つの態様にしたがうと、本発明のトレーサーは高分子電解質と相互作用し、高分子電解質と一緒に、固体粒子又はオイルと濾液との界面を仕切る。トレーサーと高分子電解質の間の相互作用は、静電引力によって錯体を形成すると考えられる。本発明の驚くべき長所は、最適な高分子電解質の投与量が、トレーサーの濾液濃度値の曲線の明瞭な破壊として見ることができることである。本発明のもう１つの驚くべき長所は、高分子電解質と反対の電荷の化合物の添加は、実際上、トレーサーを中和するに役立つ高分子電解質の部分を不活性にするであろうと思われていたことである。事実において、本発明者らはこのようなことがなく、高分子電解質と反対の電荷のトレーサーを添加して錯体を形成することは、高分子電解質の電荷中和能力や活性を低下又は妨げないことを経験している。
【００１４】
本発明のトレーサー物質は、好ましくは、モニターする高分子電解質ポリマーによって運ばれる電荷と反対の電荷を有する。例えば、カチオン系の凝集剤や凝固剤は、好ましくはアニオン電荷のトレーサーによってモニターする。好ましくは、トレーサー物質は、リアルタイムに機器で検出できる波長で蛍光を発し、カチオン系高分子電解質と一緒に区画し、水溶性、又は処理する水、エマルジョン、スラッジに分散可能である。本発明に有用な好ましくは物質の例には、１，３，６，８−ピレンテトラスルホン酸ナトリウム塩（ＰＴＳＡ）、８−ヒドロキシ１，３，６，− ピレントリスルホン酸ナトリウム塩、ピレンスルホン酸（モノ）ナトリウム塩がある。また、この他の極性が高く、蛍光性で、実質的に水溶性のアニオン系化合物も本発明に有用であろう。本発明で使用する物質は、好ましくはアルカリ金属塩として使用し、好ましくはナトリウム塩の形態であるが、遊離酸の形態で使用することも可能である。
【００１５】
本発明の有用なアニオン系トレーサー物質は、一般に、蛍光計で測定できる最小の量で使用する。したがって、この物質は、プロセスにおいて使用するカチオン系高分子電解質の重さを基準に、数ｐｐｂのような僅かな量から同等な重量部までのレベルで使用することができる。一般に、アニオン系の水溶性トレーサー物質は、プロセスに使用する高分子電解質を基準に、約１ｐｐｂ〜約７５００００ｐｐｍの比で使用される。好ましくは、本発明のアニオン系水溶性トレーサー物質は、プロセスに使用する高分子電解質を基準に、約１０ｐｐｂ〜約５０００００ｐｐｍの比で使用される。最も好ましくは、本発明のアニオン系水溶性トレーサー物質は、プロセスに使用するカチオン系高分子電解質を基準に、約１００ｐｐｂ〜約２０００００ｐｐｍの比で使用される。
【００１６】
本発明のもう１つの好ましい態様にしたがうと、本発明の実施に使用されるトレーサー物質は、レザズリン、Ｔｉｎｏｐａｌ ｃｂｓ−ｘ（ジスチリンビフェニル誘導体）、Ｔｉｎｏｐａｌ ｒｂｓ−２００（トリアゾール−スチルベン）からなる群より選択される。驚くべきことに、本発明者らは、適切なアニオン系トレーサー物質の添加はポリマーのカチオン電荷を干渉又は消費しないことを見いだしており、このため実質的に全てのポリマーが本発明の目的に有用である。しかしながら、アニオン系トレーサー物質は、ポリマーよりもかなり少ない量で添加することが好ましい。
【００１７】
ポリマーと分離プロセスの詳細について、工業的及び公共の凝固及び凝集プロセス用の有機ポリマーの使用は、未だ成長している技術分野である。このようなポリマーは、一般に、水溶性又は使用濃度において少なくとも水分散性であり、電解質の基又は少なくとも極性の高い基を含み、必ずそうではないが全部が合成ポリマー、天然ポリマー及び／又は生物的設計ポリマーであることが多い。
【００１８】
固体は本来、水中油形エマルジョンの乳化液滴のように、普通は負に帯電している。固体粒子又は液滴の静電荷は、一般に、近くの粒子又は液滴と凝集又は合体するその性向に強く影響する。凝集又は合体の傾向に影響する他の因子には、限定されるものではないが、粒子／液滴の大きさ及び／又は密度、連続液相の密度、攪拌や剪断力のような粒子／液滴が受ける機械的な力、温度、等がある。
【００１９】
従来より、凝固は、固体の表面電荷がファンデルワールス力が優先するレベルまで減少し、懸濁粒子の凝集が生じる過程と定義されている。エマルジョンの破壊において、凝固は、乳化した液滴の表面電荷の中和及び／又は液滴が合体するレベルまでエマルジョンが不安定化する過程である。従来より、凝集は、表面電荷が実質的に形成されていない懸濁粒子が凝集する過程と定義されている。エマルジョンの破壊において、凝集は、表面電荷が実質的に形成されていない分散した液滴及び／又は固体の凝集過程である。これらの場合、凝固は凝集に先立つことが多く、凝集する固体／液滴は、凝固した固体／液滴である。
【００２０】
凝固用薬剤又は凝固剤は、殆どの場合、カチオン系高分子電解質のような正に帯電した（カチオン系）化学種である。凝集用薬剤（凝集剤）は、殆どの場合、アニオン系高分子電解質のような負に帯電した（アニオン系）化学種であり、場合によりカチオンに帯電することもある。凝集剤は、ブリッジング機構、多数の粒子／液滴への吸着、及びそれらを物理的に一緒に保持することによって凝集／合体を促進すると考えられている。１以上の吸着機構が凝集プロセスに関与することがある。従来より、高分子電解質の凝固剤は比較的低分子量であり、例えば２００〜５０００００の重量平均分子量であるが、高分子電解質凝集剤は一般に少なくとも１００００００又は５００００００の重量平均分子量を有し、場合によってはさらに高く、水溶性又は分散性は限定的な要素である。現在、比較的高分子量のカチオン系高分子電解質の固体／流体又は流体／流体の分離プロセスへの使用が増加しており、このカチオン系高分子電解質はカチオン系凝集剤と称されることがある。現状では、殆どのカチオン系高分子電解質は、表面電荷を中和できるだけでなく、高分子電解質が極端に低分子量でなければ粒子／液滴の間の或るブリッジングを提供することもでき、カチオン系高分子電解質の二重の凝固／凝集特性は、高分子電解質が従来の凝集剤の分子量の範囲の場合に目立ちかたが少ないだけであることが一般に認識されている。
【００２１】
このように、カチオン系高分子電解質は、現在のところ凝固剤として水処理用途に使用されており、その使用の後にアニオン系凝固剤を使用する場合があり、或いは二重の凝固剤／凝集剤として使用されており、その前にカチオン系凝固剤及び／又はアニオン系凝集剤を使用する場合があり、或いは凝集剤として使用されており、その前にカチオン系凝固剤を使用する場合がある。凝固剤と凝集剤との従来の境界の不明確さは、高分子電解質の旧来の分類がポリマー学問の現状のレベルに遅れたことを示すものであろう。
【００２２】
水溶性カチオン系凝固剤は周知であり、市販されている。縮合重合によって多くの水溶性カチオン系凝固剤が作成される。このタイプのポリマーの例にはエピクロロヒドリン−ジメチルアミン、エピクロロヒドリン−ジメチルアミン−アンモニアのポリマーがあり、これらは米国再発行特許第２８８０７号、同２８８０８号に例示されており、これらは本願でも取り入れられている。また、カチオン系凝固剤は、エチレンジクロロヒドリンとアンモニア、又はエチレンジクロロヒドリンとジメチルアミンのポリマーがあり、アンモニアの添加はしてもしなくてもよい。カチオン系凝固剤として使用することができるこの他のポリマーには、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ヘキサメチレンジアミン等のような多官能性アミンと、エチレンジクロリドとの縮合ポリマー、又はそのものの縮合ポリマーがある。この種のポリマーの例は当該技術で知られている。また、メラミンホルムアルデヒド樹脂のような縮合反応によって得られたこの他のポリマーも、本発明のカチオン系凝固剤として採用することができる。
【００２３】
この他のカチオン系凝固剤には、例えば、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、ジメチルアミノエチルメタクリレート、第四ジメチルアミノメチルメタクリレートメチルクロリド、メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、（メタクリロキシロキシエチル）トリメチルアンモニウムクロリドのようなカチオンに帯電したビニル付加ポリマー、ジアリルメチル（β−プロピオンアミド）アンモニウムクロリド、（β−メタクリロキシロキシエチル）トリメチルアンモニウムメチルスルフェート、四級化ポリビニルラクタム、ジメチルアミノエチルアクリレートとその四級アンモニウム塩、アクリルアミド又はメタクリルアミドの反応生成物のマンニッヒ又は四級マンニッヒ誘導体がある。これらのカチオン系ポリマーの分子量は、付加重合と縮合のポリマーの両方とも数１００のように低くから１００万のように高くまでの範囲である。好ましくは、分子量は数１０００〜７５００００の範囲にあるべきである。高分子量のビニル付加重合体は高価なことが多いため、分子量の上方レベルの選択は、コストによって決められることが多い。上方レベルの分子量は、ポリマーを使用する水にポリマーが可溶性又は部分的な可溶性を維持する限り、制限事項ではないはずである。本発明の実施に使用するに好ましいポリマーに、ジメチルアミン−エピクロロヒドリンのコポリマーがある。本発明の合成カチオン系有機高分子電解質凝固剤に使用することができる上記に列挙したポリマーは、これら以外を排除するものではなく、本発明における用途を限定するものではないと理解すべきである。
【００２４】
上記のように、本発明の実施に有用な合成高分子電解質の凝集剤は、アニオン系又はカチオン系でよい。本発明の使用に好ましい凝集剤はプロセスに依存することが多く、処理すべき水又はエマルジョンの簡単なテストによって容易に見つかるであろう。本発明に使用するに適切な凝集剤は、一般に１００００００以上の分子量を有し、２０００００００以上の場合もある。これらのタイプのポリマーは、一般に、カチオン系ビニルモノマーのビニル付加重合、カチオン帯電ポリマーを生成するカチオン系ビニルモノマーとアクリルアミドメタクリルアミドのようなノニオン系モノマーとの共重合で調製され、或いはカチオン系モノマーは、いわゆる両性ポリマーを生成するようなアニオンに帯電したビニル付加モノマーと反応することもできる。
【００２５】
適切なカチオン系ビニル付加モノマーには、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、ジメチルアミノエチルメタクリレート、第四ジメチルアミノエチルメタクリレートメチルクロリド、メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、ジメチルアミノメチルメタクリレート、及びその他のカチオン系ビニル付加モノマーがある。ポリマーはカチオン系ポリマーとして生成することができるが、カチオンに帯電したポリマーを生成する特定のノニオン系ビニル付加ポリマーと反応することもできる。このタイプのポリマーは、いわゆるマンニッヒ誘導体を生成する、ポリアクリルアミドとジメチルアミン及びホルムアルデヒドとの反応によって調製されるポリマーを含む。
【００２６】
本発明の実施に使用するに適切なアニオン系凝集剤には、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、Ｎ−ビニルホルムアルデヒド、アクリルアミドのポリマーとコポリマーがある。
先に述べたように、本発明は、固体／液体又は液体／液体の分離技術に関係するものであり、その分離プロセスは天然又は合成の高分子電解質の凝固剤、凝集剤、又はそれらの両方の助けを借りる。本発明の好ましい適用には、脱色と水の清浄化、スラッジの脱水、エマルジョン破壊がある。
【００２７】
脱色と水の清浄化は類似のプロセスを含む。色は水中の有機物の間接的で非特定的な尺度の１つであり、白金標準に関係するＡＰＨＡ単位で表される。明度はタンニン、リグニン、他の有機物（一般に植物の部分的な分解より生じる）の濃度の粗いおおよその測定値であり、又はパルプ製紙工業の排水、織物工業の排水、その他の工業排水（特に植物及び／又は動物系物質の部分的な分解、地上水、その他の水を利用する工業）の他の着色物質の濃度の粗いおおよその測定値である。
【００２８】
殆どの場合、水の色は、可視領域の波長の光を発する及び／又は反射する色特性を有する懸濁した固体、コロイド状固体、溶けた固体（溶質）の混合物の色である。排水中の着色物質は、主として生物の細胞によって生成した高分子量の物質の分解生成物の有機化合物である。これらの物質は主にアニオン系又はノニオン系ポリマーであり、有機酸、ポリサッカライド、ポリペプチド、リグニン、タンニンを含む。約１〜５０以上の明度は地上水では珍しくなく、パルプ製紙業の排水ではさらに高い明度が日常的に見られる。これらの有機物のいくつかは本当に水溶性であり、水からそれらを除去することは、溶質をコロイド状及び／又は懸濁した固体の形態（複数でもよい）に転化て、沈殿させることを必要とする。着色物質の一部は、また一般に有機物の全ては、水中でコロイドの形態で存在し、凝固によって除去される。着色した懸濁固体は沈降によって除去される。
【００２９】
排水の流れは、一般に、懸濁粒子の濃度が原水よりも高い。排水の脱色プロセスについての濾液の基準は、残存固体については厳重さが低いことが多いが、環境の保護のため、リサイクルの可能性を高めるため、高い基準の達成が従来より探究されている。歴史的にみて、油圧の混合が排水の脱色プロセスに使用されてきたが、現状では、使用される混合装置は原水の清浄化プラントの装置に近づいている。化学的プログラムによる脱色の程度は、通常は比色分析によって求められる。水中の特定の有機物種の分析は、通常は極めて複雑な方法と装置を必要とする。
本発明の１つの面にしたがうと、本発明は、合成カチオン系高分子電解質とアニオン系トレーサーを用いた凝固と脱色方法の最適化に関係する。高分子電解質とトレーサーは錯体を形成する。これは水系流出液と共にプロセスを出る高分電解質ポリマーの測定を可能にする。流出水中のトレーサー／ポリマーの錯体の検出は、高分子電解質ポリマーの過剰供給、又は水中で着色種を有効に凝固しなかったポリマーを示す。
【００３０】
固体／液体の混合物の固体が主な種の場合又は混合物中で主な種に近い場合、使用する分離プロセスは液体／固体の分離プロセスと称し、このプロセスは、限定するものではないが、固体の濃縮、重力による脱水、沈殿、浮遊、遠心分離、濾過を含む。これらの液体／固体の分離プロセスは、スラッジから水を除去するために使用される。スラッジは、水と下水の処理プロセスから生成する濃縮された廃棄物である。
【００３１】
スラッジの脱水プロセスは、通常は、濃縮が起きる速度と固体濃度の程度を高め、したがって固体から水が分離するように、凝固剤と凝集剤のようなポリマーの脱水促進用添加剤を使用する。一般に、固体粒子は負の表面電荷を有し、近隣の粒子と反発を生じさせ、大きな粒子のまとまりの生成を妨げる。このまとまりの形成と沈降の抵抗は、コロイドについては特に重要な問題である。（コロイドは０．４５μｍの濾過膜を通す濾過によっては捕集されない固体であり、同じ膜で捕集される固体や、溶解して沈降するまでは有効な表面を全く有しない溶質と対比される）。凝固剤は、このような負の表面電荷の中和、コロイドが不安定化する作用を行い、一方、凝集剤は粒子の表面に付着し、粒子を一緒にブリッジングし、フロックを形成する。凝固と凝集の方法は、特に高分子電解質をそれぞれのメカニズムで使用したときに若干重複する場合がある。
【００３２】
高分子電解質が促進するスラッジ脱水プロセスにおいて、脱水性能を向上するに有効な添加した高分子電解質の部分は、固体粒子に付着した高分子電解質の部分である。水部分と共に脱水プロセスを出る高分子電解質は、プロセス効率を向上していない。添加した高分子電解質が所与のスラッジに対して非常に有効であれば、水部分と離れる高分子電解質は、一般に過剰投与量を表す。必要よりも多い高分子電解質を添加した場合である。添加した高分子電解質が所与のスラッジに対して非常に有効ではない場合、水部分と共に典型的にプロセスを出る有意な量は、高分子電解質の性能低下の指標である。いずれの場合も、濾液（水部分）と共に脱水プロセスを出る高分子電解質の量を測定することは非常に有益であろう。固体表面への付着で消費されると同じ又はそれ以上の量で、有効な高分子電解質を脱水プロセスに添加すべきである。濾液中の高分子電解質／トレーサーの錯体のレベルを検出することによって、選択の投与量がこの最適な投与量に近いかどうかを測定することができ、必要により投与量を調節することができる。
【００３３】
エマルジョンは、２以上の相互に不溶性の液体相の分散系であり、例えば水と油であり、１つの液体相が他の液体相の中に分散している。カチオン系凝固剤はオイル質の排水、即ち水中油形又は「ｏ／ｗ」エマルジョンとしてオイルが水の中に乳化された排水の処理に典型的な用途がある。オイル質の排水のエマルジョンは、各種の多様なタイプのオイルを広範囲な濃度で含むことがある。これらのオイルは、場合により、ヘキサン、四塩化炭素、クロロホルム、又はフルオロカーボンによって水から抽出できる物質と定義される。これらのエマルジョン中に見られるオイルのタイプは、これらエマルジョンが生成する工業又は他の活動に一部において依存し、限定されるものではないが、動物の脂肪、野菜の油、潤滑剤、切削用液体、例えばタール、グリース、原油、ディーゼルオイルのような重質油、例えばガソリン、ケロシン、ジェット燃料のような軽質油、等を含む。オイル質排水中のこれらの濃度は、体積でわずか数ｐｐｍから約５〜１０％のような多量にまで変わることがある。或る排エマルジョンは、事実上１０体積％以上のオイルを含むことがある。オイル（複数のこともある）の他に、これらのエマルジョンの典型的な汚染物には、不溶性の固体、溶質及び／又はコロイド状で存在する物質があり、限定されるものではないが、具体的にはスリット（ｓｌｉｔ）、金属粒子、グリット、金属微粒子、炭素、ペイント顔料、煤、腐食生成物、石鹸、乳化剤、洗浄剤、界面活性剤、溶媒、その他の残留物がある。安定なｏ／ｗエマルジョンは、イオン環境で囲まれた帯電したオイル液滴のコロイド状の系である。エマルジョンは、界面活性剤や微細な固体粒子と混合又は剪断を与えることにより、安定化されることがある。
【００３４】
オイル質排水の処理は、凝固と凝集の両方を含むことが多い。凝固は、エマルジョン安定化をする全ての表面活性剤の乳化特性を破壊し、及び／又は帯電したオイル液滴を中和する。凝集は、中和した液滴を大きな分離する液滴又はフロックに凝集する。ｏ／ｗエマルジョン処理プログラムに使用される有機高分子エマルジョン破壊剤のいくつかには、限定されるものではないが、カチオン系ポリアミド、カチオン系ポリアクリレート、及びこれらの置換コポリマーがある。
【００３５】
必要とされる特定のプロセスに関係なく、各種のプロセスに本発明の技術的思想を適用可能にする統一的な特徴は、カチオン系又はアニオン系高分子電解質が適切に投与された場合、プロセスにおいて消費され、清浄化した流出液と共に出ていかないことである。即ち、脱色において、高分子電解質は色を生じる物質と共に残り、水の清浄化において、高分子電解質は水から除去される無機物質と共に残り、スラッジの脱水において、高分子電解質はスラッジと共に残り、水中油形エマルジョンの破壊において、高分子電解質は回収されるオイルと共に残る。高分子電解質が流出液の中に存在するかどうかは、流出液中の高分子電解質／トレーサーの錯体特徴をモニターすることによって測定される。プロセスに過剰の高分子電解質が添加された、又は高分子電解質種が意図するように反応していないと錯体が観察された場合、水処理プロセスの運転者は、プロセスから除去しようとする。当然ながら、高分子電解質を含むプロセスは類似しており、本発明のプロセスは、カチオン系ポリマーが消費される他の用途にも適用されるはずである。
【００３６】
次の例は、本発明の好ましい態様と利用を説明するために提示するものであり、特に明記がなければ、添付の請求の範囲に記載した本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【００３７】
【実施例】
例１
スラッジの脱水
米国の太平洋側北西部にパルプ製紙工場から入手したスラッジについて、３種のピレンスルホン酸化合物を評価した。化合物は１，３，６，８−ピレンテトラスルホン酸ナトリウム塩（ＰＴＳＡ）、８−ヒドロキシ１，３，６−ピレントリスルホン酸ナトリウム塩、ピレンスルホン酸（モノ）ナトリウム塩とした。これらの各々の化合物を、２０モル％の四級化ジメチルアミノエチルアクリレート第四メチルクロリド（ｑｕａｔｅｒｉｎｉｚｅｄ ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｅｔｈｙｌａｃｒｙｌａｔｅ ｍｅｔｈｙｌ ｃｈｌｉｒｉｄｅ ｑｕａｔ）ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ／アクリルアミドのコポリマー（ポリマーＡ）と共に、固定と連続のモードで評価した。固定モードにおいて、薬剤は、ポリマーと調合する前に排水に混合した。連続モードにおいて、薬剤は生成溶液に混合した。結果を図１〜６に示す。理解できるように、調節したスラッジの排水と濾液のトレーサー濃度によって測定されるような生成物の性能のモニターにおいて、全ての化合物が良好に作用した。この試験は、電荷密度のいくつかの程度を有するピレンスルホン酸化合物が、２０％のＤＭＡＥＭ．ＭＣＱのような高電荷ポリマーと一緒に良好に作用することを示す。
【００３８】
生活排水処理プラントから得られる生活廃棄物のスラッジについて、いくつかの異なる蛍光化学種を評価した。それらの化学種は次の通りである。
・フルオレセイン
・アントラセンスルホン酸
・レザルシン
・Ｔｉｎｏｐａｌ ＣＢＳ−Ｘ（ジスチリルビフェニル誘導体）
・７−アミノ１，３−ナフタレンジスルホン酸（アミノＧ酸）
・３，４，９，１０− ペリレンテトラカルボン酸
・Ｔｉｎｏｐａｌ ＲＢＳ−２００（トリアゾール−スチルベン）
プローブを１％溶液のポリマーＢと混ぜることによって、全ての化学種を連続モードで評価した。結果を図７〜１３に示す。３，４，９，１０− ペリレンテトラカルボン酸、７−アミノ１，３−ナフタレンジスルホン酸、アントラセンスルホン酸、フルオレセイン以外の全ての上記化学種は、ポリマーＢと一緒に良好な排水結果を示した。この結果は、さらに多くの化学種をスラッジの脱水プロセス制御に使用することができ、ＰＴＳＡに限定されないことを示唆している。
【００３９】
ＰＴＳＡを、米国南部の繊維工場から得られた繊維工場のスラッジについて評価した。ＰＴＳＡはポリマーＢの２０００ｐｐｍで連続モードにて評価した。結果は、図１４に示すように、濾液中のＰＴＳＡ濃度がスラッジ排水によく追従されていることを示す。
その外の米国太平洋側北西部の製紙工場とウィスコンシン州の製紙工場から入手したスラッジについても、ＰＴＳＡを用いて同様な評価を行い、スラッジ排水と濾液のトレーサー濃度による測定について、生成物の性能間で良好な関係を示した。結果を図１５〜１７に示す。ポリマーＡ（２０モル％ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ／アクリルアミドのコポリマー）を米国太平洋側北西部の製紙工場のスラッジの調節に使用し、ポリマーＣ（ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ／アクリルアミドのコポリマー）をウィスコンシン州の製紙工場から入手したスラッジの調節に使用した。
【００４０】
例２
脱色
次の薬剤を、フロリダ州の製紙工場の排水の溜ます入口から採取した排水のサンプルについて評価した。
・１，３，６ ナフタレントリスルホン酸ナトリウム塩
・１，５ ナフタレンジスルホン酸ナトリウム塩（ＮＤＳＡ）
・ナフタレンスルホン酸ナトリウム塩
・１，３，６，８−ピレンテトラスルホン酸ナトリウム塩（ＰＴＳＡ）
・８ ヒドロキシ１，３，６ ピレントリスルホン酸ナトリウム塩
・１ ピレンスルホン酸ナトリウム塩
・レザルシン
・Ｔｉｎｏｐａｌ ＣＢＳ−Ｘ（ジスチリルビフェニル誘導体）
これらの薬剤はいずれも、ポリマーＤ（Ｅｐｉ−ＤＭＡポリマー）と一緒に重量で２００〜２０００ｐｐｍの薬剤を混合することによって評価した。トレーサーを含有する生成物の１０％溶液を脱色の実験のために使用した。排水のサンプルは、数種類の投与量において一連のビーカーの中のトレーサー含有ポリマーＤ溶液と共に混合した。生成物をビーカーに添加した後、Ｐｈｉｐｐｓ ａｎｄ Ｂｉｒｄ のガングスターラーを用い、８０ｒｐｍで１分間攪拌し、次いで２０ｒｐｍで５分間混合した。次に排水を入れた全てのビーカーを１０分間沈降させた（攪拌せず）。沈降期間の最後に各々のビーカーより上澄みのサンプルを取り出し、０．８μｍのフィルターを通して濾過した。濾過したサンプル中のトレーサー濃度を比色計で測定した。また、上澄みサンプルの真の色を測定した。この真の色と濾液のトレーサー濃度を、ポリマーＤの投与量についてプロットした。結果を図１８〜２４に示す。これらの結果は、真の色と濾液のトレーサー濃度の良好な関係を明確に示している。ピレンスルホン酸ナトリウム塩とＴｉｎｏｐａｌ ＣＢＳ−Ｘ を除く全ての薬剤が、色とトレーサー濃度との良好な関係を示している。ピレンスルホン酸ナトリウム塩とＴｉｎｏｐａｌ ＣＢＳ−Ｘ を用いると、これらの化合物の特定の波長において、処理した排水のサンプルは有意な蛍光を全く示さなかった。
【００４１】
また、ピレンスルホン酸ナトリウム塩を、もう１つのポリマーを用いてフロリダ州の製紙工場の排水の溜ます入口から採取した排水のサンプルについて評価した。ポリマーＣの代わりに、ＤＡＤＭＡＣポリマーのポリマーＥを脱色に使用した。結果は、図２５に示すように、トレーサーは生成物の性能をモニターすることができ、ポリマーの化学的性質に固有ではないことを示している。
【００４２】
これらの実験は、アニオン系トレーサーが、脱色の用途の生成物の性能をモニターするために首尾よく使用できることを確認している。これらの技術は、製品の投与量の最適化と制御にオンラインで使用することができる。
例３
スラッジの脱水
約３．０％の固体を含む繊維工場のスラッジを、２０ｐｐｍのピレンテトラスルホン酸を含む、四級化（ｑｕａｔ）ジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロリド（ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ）−アクリルアミドのコポリマーの１．０％溶液の数種類の投与量で処理した。このコポリマーはラテックスの形態であり、１３〜２１のＲＳＶ範囲の３１％の固体を有した。ピレンテトラスルホン酸トレーサーをコポリマーの１％溶液と混合し、２０ｐｐｍのトレーサー溶液を得た。このポリマートレーサー溶液の数種類の投与量において標準的なフリー水切り試験を行い、処理した排水が布フィルターを通って流れ出た１０秒後に水ドレンを記録した。濾液のサンプルを採取し、蛍光法によってＰＴＳＡ濃度を分析した。図２６は、１％の溶液のポリマー投与量のミリリットル（ｍｌ）に対する、水のドレン、吸着％、濾液中のトレーサー濃度のプロットを示す。この結果は、ポリマー投与量が７ミリリットルから９ミリリットルに増加すると、水のドレンは約８０ｍｌから１５０ｍｌに増加したことを示している。ポリマー投与量をさらに増すと、水のドレンが減少した。したがって、最適なポリマー投与量は、ポリマー溶液の９ｍｌであった。
【００４３】
また、図２６に示す濾液のトレーサー濃度は、最適な投与量を反映した。濾液のトレーサー濃度は最適な投与量で最小であり、ポリマー投与量が多いと顕著に高い。
例４
スラッジの脱水
約２．０％の固体を含む生活排水のスラッジを、２０ｐｐｍのジスチリルビフェニル誘導体（商品名Ｔｉｎｏｐａｌ ＣＢＳ−Ｘ）を含む１．０％のジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロリドクォート（ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ）−アクリルアミドのコポリマーの１．０％溶液の数種類の投与量で処理した。使用したコポリマーはラテックスの形態であり、１３〜２１のＲＳＶ範囲の３１％の固体を有した。トレーサーに１％のコポリマー溶液を混合し、溶液中に２０ｐｐｍのトレーサーを得た。このポリマートレーサー溶液の数種類の投与量において標準的なフリー水切り試験を行い、処理した排水が布フィルターを通って流れ出た１０秒後に水ドレンを記録した。濾液のサンプルを採取し、蛍光法によってＰＴＳＡ濃度を分析した。図２７は、１％の溶液のポリマー投与量のミリリットル（ｍｌ）に対する、水のドレン、吸着％、濾液中のトレーサー濃度のプロットを示す。この結果は、ポリマー投与量が２ｍｌから３ｍｌに増加すると、水のドレンが約２５ｍｌから１３０ｍｌに増加したことを示している。ポリマー投与量をさらに増加すると、水のドレンは減少した。したがって、最適なポリマー投与量は、３ｍｌのポリマー溶液であった。
【００４４】
また、図２７の濾液トレーサー濃度は最適な投与量を反映した。濾液トレーサー濃度は、最適投与量まで低いままであり、ポリマー投与量が多いと顕著に増加した。
例５
スラッジの脱水
約２．０％の固体を含む生活排水のスラッジを、２０ｐｐｍのアントラセンスルホン酸を含むジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロリドクォート（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｅｔｈｙｌａｃｒｙｌａｔｅ ｍｅｔｈｙｌ ｃｈｌｉｒｉｄｅ ｑｕａｔ）（ＤＭＡＥＭ．ＭＣＱ）−アクリルアミドコポリマーの１％水溶液の数種類の投与量で処理した。使用したコポリマーはラテックスの形態であり、１３〜２１のＲＳＶ範囲の３１％の固体を有した。トレーサーに１％のコポリマー溶液を混合し、溶液中に２０ｐｐｍのトレーサーを得た。このポリマートレーサー溶液の数種類の投与量において標準的なフリー水切り試験を行い、処理した排水が布フィルターを通って流れ出た１０秒後に水ドレンを記録した。濾液のサンプルを採取し、蛍光法によってＰＴＳＡ濃度を分析した。図２８は、１％の溶液のポリマー投与量のミリリットル（ｍｌ）に対する、水のドレン、吸着％、濾液中のトレーサー濃度のプロットを示す。この結果は、ポリマー投与量が２ｍｌから４ｍｌに増加すると、水のドレンが約２０ｍｌから１１０ｍｌに増加したことを示している。ポリマー投与量をさらに増加すると、水のドレンは減少した。したがって、最適なポリマー投与量は、４ｍｌのポリマー溶液であった。
【００４５】
また、図２８に示す濾液トレーサー濃度は、水のドレンについて全く傾向を示さなかった。このことは、ポリマーとアントラセンスルホン酸との相互作用が少ないか全くないためであろう。
【００４６】
【表１】
−脱色に使用するポリマーと蛍光トレーサーの例−
排水
脱色の試験に使用した排水は、いずれもフロリダ州の製紙工場の排水である。排水は、硬質木材と軟質木材のパルプブリーチプラント、回収ボイラー、蒸解がまの洗浄水の集まりであり、多少の石灰を含むことがあった。排水のｐＨは７．０〜１１．５であった。排水の色への影響は、主としてリグニンのような有機化合物に由来した。
〔試験方法〕
脱色試験
２００ｐｐｍの蛍光トレーサーを含むポリマーの１０％溶液を、各種の濃度で２５０ｍｌの排水に添加した。Ｐｈｉｐｐｓ ａｎｄ Ｂｉｒｄ ガングスターラーを用いて排水を３３０ｒｐｍで１分間混合し、次いで８０ｒｐｍで５分間混合した。沈降する粒子を１０分間沈降させ、その後、上澄み採取した。上澄みの見かけの色は、Ｈａｃｈ ＤＲ−２０００装置を用いて４６５ｎｍの吸光で測定して求めた。上澄みの一部を０．８ｍｍのフィルターを通して濾過し、トレーサーの蛍光分析に使用した。残りの上澄みのｐＨを７．６に調節し、４６５ｍｍの吸光による真の色の測定のために０．８ｍｍのフィルターを通して濾過した。
【００４８】
蛍光分析
０．８ｍｍのフィルターを通して濾過した上澄み（ｐＨ調節なし）を、Ｇｉｌｆｏｒｄ Ｆｌｕｏｒｏ ＩＶ 蛍光計を用いてトレーサー濃度について分析した。分析は、トレーサーの適当な励起と発光の波長において、１０ｍｍの経路長さの石英セルを用いて行った。この装置は、分析する０．１ｐｐｍのプローブで校正した。ポリマーによる蛍光プローブの急冷（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ） に依存し、急冷効果を相殺するために４％のＨ２ ＳＯ４ 又はＮａＯＨを使用した。
【００４９】
全てのポリマーと蛍光プローブについて同じ試験方法を使用した。
脱色のために次の２種のポリマーを使用した。
１．ポリマーＦ（Ｅｐｉ−ＤＭＡ）：エピクロロヒドリンとジメチルアミンのコポリマー、分子量２００００、極限粘度数０．０８〜０．１４、活性成分５０％。
【００５０】
２．ポリマーＧ（ポリＤＡＤＭＡＣ）：ＤＡＤＭＡＣ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）のホモポリマー、分子量１５００００、極限粘度数０．９〜１．２、活性成分１５％。
例６
脱色
この試験において、蛍光トレーサーとしての８−ヒドロキシ１，３，６ ピレントリスルホン酸と共にｅｐｉ−ＤＭＡポリマーを使用した。ポリマー投与量の関数としての真の色とトレーサー濃度のプロットを図２９に示す。ポリマー投与量を増加すると、真の色は先ず減少し、次いで増加した。最小の色に対応するポリマー投与量が最適投与量である。トレーサー濃度も同様な挙動を示し、最小のトレーサー濃度が最適投与量に対応する。
【００５１】
例７
脱色
この試験においては、プローブとししての１，３，６，８ ピレンテトラスルホン酸と共にポリＤＡＤＭＡＣを使用した。ポリマー投与量の関数としての真の色とトレーサー濃度のプロットを図３０に示す。ポリマー投与量を増加すると、真の色は先ず減少し、次いで増加した。最小の色に対応するポリマー投与量が最適投与量である。トレーサー濃度は最初は一定で、ポリマー投与量の増加とともに急に増加した。この急激な変化が生じたポリマー投与量は、真の色の最小値が得られたときであった。
【００５２】
ｅｐｉ−ＤＭＡポリマーと共に次のトレーサーを使用した。
【００５３】
【表２】
１ピレンスルホン酸は、ポリマーによるプローブの蛍光の厳しい急冷により、相関を全く示さなかった。酸とアルカリの添加は急冷効果を相殺しなかった。
Ｔｉｎｏｐａｌ ＣＢＳ−Ｘ は、水中でのプローブの非常に低い溶解性により、相関を全く示さなかった。
ポリＤＡＤＭＡＣポリマーは１，３，６，８ ピレンテトラスルホン酸と共にのみ試験した。
〔オイル質排水の浄化における蛍光トレーサーの使用例〕
例８
水中油形エマルジョンの破壊
アラバマ州の製紙工場の排水について試験を行った。排水は水中油形エマルジョンであった。この試験に使用した蛍光トレーサーは１，３，６，８ ピレンテトラスルホン酸で、使用したポリマーはＮ−７１５７であった。Ｎ−７１５７はポリアルミニウムクロリドとｅｐｉ−ＤＭＡ（ｅｐｉ−ＤＭＡはエピクロロヒドリンとジメチルアミンのコポリマー）の配合物である。１００ｐｐｍのトレーサーを含むポリマーの１０％溶液を、異なる濃度で排水に添加した。Ｐｈｉｐｐｓ ａｎｄ Ｂｉｒｄ ガングスターラーを用いて排水を１００ｒｐｍで５分間混合し、次いで３０ｒｐｍで２分間混合した。沈降するオイルを５分間沈降させ、その後、上澄みを採取した。上澄みの濁度を Ｈａｃｈ 濁度計を用いて測定した。また、Ｇｉｌｆｏｒｄ Ｆｌｕｏｒｏ ＩＶ 蛍光計を用いて上澄みをトレーサー濃度について測定した。結果を図３１に示す。ポリマー投与量が増加すると上澄みの濁度は最初は減少したが、次いでほぼ一定を保った。濁度が一定値になる投与量が最適投与量である。ポリマー投与量が増加すると最初は投与量濃度も増加し、次いで減少した。トレーサー濃度の最大が最適ポリマー投与量に対応する。
【００５５】
例９
水中油形エマルジョンの破壊
イリノイ州の精油所の排水について試験を行った。排水は水中油形エマルジョンであった。使用した蛍光トレーサーは１，３，６，８ ピレンテトラスルホン酸で、使用したポリマーはポリマーＤのエチレンジクロリドとアンモニアのコポリマーであった。ポリマーは分子量６００００、極限粘度数０．３３、活性成分１９％であった。トレーサーを２０００ｐｐｍ含むポリマーの１０％溶液を、排水に異なる濃度で添加した。Ｐｈｉｐｐｓ ａｎｄ Ｂｉｒｄ ガングスターラーを用いて排水を１００ｒｐｍで５分間混合し、次いで３０ｒｐｍで２分間混合した。沈降するオイルを５分間沈降させ、その後、上澄みを採取した。上澄みの濁度を Ｈａｃｈ 濁度計を用いて測定した。また、Ｇｉｌｆｏｒｄ Ｆｌｕｏｒｏ ＩＶ 蛍光計を用いて上澄みをトレーサー濃度について測定した。結果を図３２に示す。ポリマー投与量が増加すると上澄みの濁度は最初は減少し、次いでポリマーの過剰投与と共に増加した。トレーサー濃度はポリマー投与量と類似の挙動を示し、トレーサー濃度の最小値は最適なポリマー投与量を反映する。
【００５６】
特許請求の範囲に限定した本発明の技術的思想と範囲から離れることなく、本明細書に記載の方法の組成、操作、装置に変化を加えることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図２】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図３】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図４】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図５】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図６】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図７】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図８】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図９】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図１０】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図１１】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図１２】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図１３】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図１４】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図１５】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＢの吸着％を比較するグラフである。
【図１６】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図１７】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＣの吸着％を比較するグラフである。
【図１８】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図１９】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図２０】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図２１】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図２２】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図２３】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図２４】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図２５】ポリマーＤの投与量と、色の除去の程度を比較するグラフである。
【図２６】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図２７】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図２８】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＡの吸着％を比較するグラフである。
【図２９】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＦの吸着％を比較するグラフである。
【図３０】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＧの吸着％を比較するグラフである。
【図３１】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＦの吸着％を比較するグラフである。
【図３２】ドレンへのポリマー投与量と、ポリマーＧの吸着％を比較するグラフである。
Claims (6)
- 水処理プロセスにおいて高分子電解質処理剤の投与量を最適化する方法であって、前記水処理プロセスは実質的に汚染物を含まない水系流出液を生成するために行い、次の過程を含んでなる方法：
Ａ．水処理プロセスに供すべき汚染物を含む水に、既知の量の高分子電解質水処理剤を添加し、
Ｂ．さらに、前記高分子電解質の既知量を基準に約０．００１〜約７５００００ｐｐｍの量で、前記高分子電解質と反対の電荷を有する蛍光物質を前記水に添加し、
Ｃ．水処理プロセスを行い、水系流出液を生成し、
Ｄ．水系流出液中の蛍光物質を検出し、
Ｅ．水系流出液中の帯電した蛍光物質の量に基づいて前記高分子電解質の投与量を調節する。 - 水処理プロセスが、原水の清浄化、スラッジの脱水、エマルジョン破壊、脱色からなる群より選択された請求項１に記載の方法。
- 蛍光物質がアニオン系で、高分子電解質がカチオン系である請求項１に記載の方法。
- カチオン系高分子電解質の重量を基準に約０．１〜約２０００００ｐｐｍのレベルでアニオン系蛍光物質を水に添加する請求項３に記載の方法。
- 前記過程Ｄを蛍光計を用いて連続的に行い、カチオン系高分子電解質の最適投与量を連続的に調節する請求項１に記載の方法。
- 脱色プロセス使用する水溶性の合成カチオン系高分子電解質の最適投与量を調節する方法において、着色した不純物物体を水から分離することを促進するため、排水中に懸濁した着色物体の静電荷を中和するカチオン系高分子電解質を添加し、着色した不純物物体の含有量が少ない水系流出液を生成する方法であって、次の過程を含んでなる方法：
Ａ．カチオン系高分子電解質の量を基準に約０．００１〜約７５００００ｐｐｍの量で、水溶性のアニオンに帯電した蛍光物質をプロセスの水に添加し、
Ｂ．脱色プロセスを行い、水系流出液を生成し、
Ｃ．水系流出液中のアニオンに帯電した蛍光物質の量を測定し、
Ｄ．水系流出液中のアニオンに帯電した蛍光物質の量を基準にカチオン系高分子電解質の最適投与量を調節する。
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